CN107013340A - 动力齿轮箱销布置 - Google Patents

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Abstract

一种行星齿轮箱(46)具有能够在行星轴承上旋转的行星齿轮(84)，该行星轴承包括安装于周转齿轮布置的托架(90,92,94)的内环(102)。内环(102)的各个相对的相应端(100,101)的相应圆柱形内表面(1002,1012)不可旋转地连接于固定于周转齿轮布置的托架(90,92,94)的一对支承插头(200,300)中的相应一个的相应圆柱形外表面(2012,3022)。燃气涡轮发动机(10)包括风扇(38)和LP轴(36)，该LP轴(36)将压缩机(22)联接于涡轮(30)。周转齿轮布置具有来自联接于太阳齿轮(80)的LP轴(36)的单个输入、联接于风扇轴(45)的单个输出，以及如上文所述的至少一个行星轴承。

Description

动力齿轮箱销布置
技术领域
本主题大体上涉及圆柱形滚子轴承，或者更具体地涉及用于燃气涡轮发动机中的周转齿轮箱中的行星齿轮的圆柱形滚子轴承。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和芯部，其中芯部沿穿过燃气涡轮的流动方向设置在风扇下游。燃气涡轮发动机的芯部大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。关于多轴燃气涡轮发动机，压缩机区段可包括设置在低压压缩机(LP压缩机)下游的高压压缩机(HP压缩机)，并且涡轮区段可类似地包括设置在高压涡轮(HP涡轮)下游的低压涡轮(LP涡轮)。关于此类构造，HP压缩机经由高压轴(HP轴)与HP涡轮联接，并且LP压缩机经由低压轴(LP轴)与LP涡轮联接。
在操作中，风扇之上的空气的至少一部分提供至芯部的入口。空气的此类部分由LP压缩机接着由HP压缩机逐渐地压缩，直到压缩空气到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合并且焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过HP涡轮并且接着穿过LP涡轮。穿过涡轮区段的燃烧气流驱动HP涡轮和LP涡轮，其中各个继而经由HP轴和LP轴驱动HP压缩机和LP压缩机中的相应一个。燃烧气体接着发送穿过排气区段，例如，至大气。
LP涡轮驱动LP轴，其驱动LP压缩机。除驱动LP压缩机之外，LP轴可通过周转齿轮布置的动力齿轮箱驱动风扇，这允许风扇为了更高效率而在相比于LP轴的转速的较小的每单位时间转数下旋转。动力齿轮箱可旋转地支承太阳齿轮，其相对于环形齿轮和多个行星齿轮设置在中心，该多个行星齿轮围绕太阳齿轮设置，并且接合在太阳齿轮与环形齿轮之间。LP轴通过联接于太阳齿轮来将输入提供至周转齿轮布置，而风扇可联接成与行星齿轮的托架或与环形齿轮一致地旋转。各个行星齿轮与太阳齿轮和与环形齿轮啮合。托架或环形齿轮中的一个可保持静止，而非它们两者。各个行星齿轮能够在其自身的轴承上旋转，该轴承安装在收纳在动力齿轮箱内的支承销上，其固定于周转齿轮布置的托架的外周区域。风扇的轴能够在其自身的轴承上旋转，该轴承收纳在太阳齿轮箱中，该太阳齿轮箱也称为风扇齿轮箱。
对于任何给定的燃气涡轮发动机应用，行星齿轮设计成提供LP轴的转速与风扇轴的转速之间的固定减速比。由于收纳各个行星齿轮的动力齿轮箱设置在燃气涡轮发动机的流动路径内，故挑战在于设计一方面满足发动机的所有飞行状态的可靠且稳健的动力齿轮箱，同时另一方面设计足够紧凑来以不需要整个发动机尺寸比为了容纳动力齿轮箱将另外所需的更大且更重的方式配合在流动路径内的动力齿轮箱。
用于动力齿轮箱的行星齿轮的托架合乎需要地形成为单个整体部分，以便最小化齿轮失准。然而，该一件式托架可使将各个行星轴承安装于托架复杂化。经由由螺栓和扳手螺母构造保持在托架中的常规支承销将各个行星轴承安装于托架涉及支承销和把手螺母的增加重量。为了满足必要的设计要求，来自支承销和把手螺母构造的夹持负载导致非常高的轴向负载。这些增大的负载降低设计稳健性，并且将重量添加至设计。相信现有支承销设计中的最高应力由在安装组件期间必须施加的扳手螺母转矩引起的应力，而非由在动力齿轮箱的正常操作期间出现的应力导致。
此外，由于当前支承销设计需要沿支承销和轴承的内环的相当大长度的压配合，故存在后续的组装问题。大于六英寸长的压配合支承销必须落入托架的两侧中，并且这需要支承销和内环与托架的两侧之间的大温差。这产生了组装风险，由此支承销不能自始至终掉落穿过三个匹配件，并且因此一旦温度正常化，则支承销将变得卡住而没有螺纹暴露。接着将变得必要的是从组件除去支承销，并且必须在组件处执行第二次尝试。除去卡住的支承销所需的负载为高的，并且失败的尝试呈现了周围的硬件或支承销自身在除去和尝试重新插入的过程中变得受损的附加风险。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的动力齿轮箱的行星齿轮的轴承。动力齿轮箱包括周转齿轮布置，其具有至少两个行星轴承。涡扇发动机的LP轴向动力齿轮箱提供旋转输入，并且来自动力齿轮箱的输出提供成使涡扇发动机的风扇轴旋转。在一个示例性行星实施例中，各个行星齿轮具有包括齿轮齿表面的外环，该齿轮齿表面与太阳齿轮输入和静止环形齿轮啮合，以将减小转速的输出给予行星齿轮的托架。在另一个示例性星形实施例中，各个行星齿轮具有包括齿轮齿表面的外环，该齿轮齿表面与太阳齿轮输入啮合，同时托架保持静止来将减小转速的输出给予环形齿轮。在又一个第三实施例中，各个行星齿轮具有包括齿轮齿表面的外环，该齿轮齿表面与环形齿轮输入啮合，同时太阳齿轮保持静止来将减小转速的输出给予托架。
各个行星轴承的内环的圆柱形内表面不可旋转地连接于一对支承插头的圆柱形外表面，该对支承插头固定于周转齿轮布置的托架。内环限定具有虚拟中心旋转轴线的大体圆柱形形状。内环限定前端和设置成与前端沿轴向间隔开的后端。内环具有内表面，其限定具有前开口和设置成与前开口沿轴向间隔开的后开口的中空内腔。内环的前开口由前环形表面限定，该前环形表面向内面朝虚拟中心旋转轴线并且具有较大直径区段和较小直径区段，较小直径区段设置成比较大直径区段更接近虚拟中心旋转轴线的中点。
内环的后开口由后内环形表面限定，该后内环形表面向内面朝虚拟中心旋转轴线并且具有较大直径区段和较小直径区段，较小直径区段设置成比较大直径区段更接近虚拟中心旋转轴线的中点。内环限定向外背对虚拟中心旋转轴线的外表面，内环的外表面限定至少一个轨道，各个轨道构造成将相应多个可旋转的部件在其中收纳并且可旋转地引导，各个可旋转的部件能够相对于内环的相应轨道的外表面自由地旋转。
如上文提到的，除内环外，行星齿轮箱包括前支承插头和后支承插头。前支承插头构造成固定于托架和内环的前开口。前支承插头限定绕着虚拟中心轴线的大体圆柱形形状，并且具有前端和设置成与前端沿轴向分开的后端。前支承插头的后端限定外表面，其与虚拟中心轴线沿径向等距，并且构造成收纳在内环的前开口内。前支承插头的前端限定外表面，其与虚拟中心轴线沿径向等距，并且具有大于前支承插头的后端的外表面的直径。
类似地，后支承插头构造成固定于托架和内环的后开口。后支承插头限定绕着虚拟中心轴线的大体圆柱形形状，并且具有前端和设置成与前端沿轴向分开的后端。后支承插头的前端限定外表面，其与虚拟中心轴线沿径向等距，并且构造成收纳在内环的后开口内。后支承插头的后端限定外表面，其与虚拟中心轴线沿径向等距，并且具有大于后支承插头的前端的外表面的直径。
前支承插头的前端的外表面由压配合固定于内环的前开口的前环形表面的较大直径区段。类似地，后支承插头的后端的外表面由压配合固定于内环的后开口的后环形表面的较大直径区段。
在本公开的另一个示例性实施例中，一种燃气涡轮发动机包括具有至少一个压缩机的压缩机区段，以及位于压缩机区段下游并且包括至少一个涡轮的涡轮区段。压缩机区段可包括低压压缩机和在低压压缩机下游的高压压缩机。涡轮区段包括高压(HP)涡轮和在HP涡轮下游的低压(LP)涡轮。燃气涡轮发动机还包括将低压压缩机经由周转齿轮布置机械地联接于低压涡轮的低压轴，该周转齿轮布置包括动力齿轮箱，其包括两个或更多个行星齿轮，各个行星齿轮由如上文概括描述且在下文中更详细描述的相应的行星轴承可旋转地支承。
技术方案1. 一种用于连接于周转齿轮布置的托架的行星齿轮箱，所述周转齿轮布置包括太阳齿轮和包绕所述行星齿轮箱和所述太阳齿轮的环形齿轮，所述行星齿轮箱包括：
内环，其限定具有虚拟中心旋转轴线的大体圆柱形形状，所述内环限定前端和设置成与所述前端沿轴向间隔开的后端，所述虚拟中心旋转轴线具有沿所述内环的长度设置在中途的中点，所述内环具有内表面，其限定具有前开口和设置成与所述前开口沿轴向间隔开的后开口的中空内腔，
所述内环的前开口由前环形表面限定，所述前环形表面向内面朝所述虚拟中心旋转轴线并且具有较大直径区段和较小直径区段，所述较小直径区段设置成比所述较大直径区段更接近所述虚拟中心旋转轴线的所述中点，
所述内环的后开口由后内环形表面限定，所述后内环形表面向内面朝所述虚拟中心旋转轴线并且具有较大直径区段和较小直径区段，所述较小直径区段设置成比所述较大直径区段更接近所述虚拟中心旋转轴线的所述中点，
所述内环限定向外背对所述虚拟中心旋转轴线的外表面，所述内环的外表面限定至少一个轨道，各个轨道构造成将相应的多个可旋转的部件在其中收纳和可旋转地引导，各个可旋转的部件能够相对于所述内环的相应轨道的所述外表面自由地旋转；
前支承插头，其构造成固定于所述托架和所述内环的所述前开口，所述前支承插头限定绕着所述虚拟中心轴线的大体圆柱形形状，所述前支承插头具有前端和设置成与所述前端沿轴向分开的后端，所述前支承插头的所述后端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且构造成收纳在所述内环的所述前开口内，所述前支承插头的所述前端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且具有大于所述前支承插头的所述后端的所述外表面的直径；以及
后支承插头，其构造成固定于所述托架和所述内环的所述后开口，所述后支承插头限定绕着所述虚拟中心轴线的大体圆柱形形状，所述后支承插头具有前端和设置成与所述前端沿轴向分开的后端，所述后支承插头的所述前端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且构造成收纳在所述内环的所述后开口内，所述后支承插头的所述后端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且具有大于所述后支承插头的所述前端的所述外表面的直径；
其中所述前支承插头的所述前端的所述外表面由压配合固定于所述内环的所述前开口的所述前环形表面的所述较大直径区段；并且
其中所述后支承插头的所述后端的所述外表面由压配合固定于所述内环的所述后开口的所述后环形表面的所述较大直径区段。
技术方案2. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述内环的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段限定螺纹，并且所述前支承插头的所述后端的所述外表面限定与所述内环的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段的螺纹匹配的螺纹。
技术方案3. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述内环的所述后开口的所述后环形表面的所述较小直径区段由螺纹连接附接于所述后支承插头的所述前端的所述外表面。
技术方案4. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述前支承插头包括从所述前支承插头的所述前端的所述外表面沿直径向延伸的凸缘，所述凸缘设置成与所述内环的所述前端沿轴向间隔开，以在所述凸缘与所述内环的所述前端之间限定构造成收纳所述托架的区段的凹口。
技术方案5. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述后支承插头包括从所述后支承插头的所述后端的所述外表面沿直径向延伸的凸缘，所述凸缘设置成与所述内环的所述后端沿轴向间隔开，以在所述凸缘与所述内环的所述后端之间限定构造成收纳所述托架的区段的凹口。
技术方案6. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述内环的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段限定至少一个非圆柱形表面，并且所述前支承插头的所述后端的所述外表面限定至少一个非圆柱形表面，其与所述内环的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段的相应非圆柱形表面匹配，并且由此使所述前支承插头相对于所述内环不可旋转。
技术方案7. 根据技术方案6所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述非圆柱形表面中的各个限定平的平面。
技术方案8. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述内环的所述后开口的所述后环形表面的所述较小直径区段限定至少一个非圆柱形表面，并且所述后支承插头的所述前端的所述外表面限定至少一个非圆柱形表面，其与所述内环的所述后开口的所述后环形表面的所述较小直径区段的相应非圆柱形表面匹配，并且由此使所述后支承插头相对于所述内环不可旋转。
技术方案9. 根据技术方案8所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述非圆柱形表面中的各个限定平的平面。
技术方案10. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述前支承插头的所述前端限定面对所述虚拟中心轴线并且构造用于收纳组装工具的内表面。
技术方案11. 根据技术方案10所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述前支承插头的所述前端的所述内表面限定至少一个非圆柱形表面用于使所述前支承插头相对于所述组装工具不可旋转。
技术方案12. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述后支承插头的所述后端限定面对所述虚拟中心轴线并且构造用于收纳组装工具的内表面。
技术方案13. 根据技术方案12所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述后支承插头的所述后端的所述内表面限定至少一个非圆柱形表面用于使所述后支承插头相对于所述组装工具不可旋转。
技术方案14. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述后支承插头限定腹板，其沿直径向延伸横跨所述后支承插头，以使所述后支承插头除沿轴向限定穿过所述腹板的润滑剂进料孔外闭合所述内环的后开口。
技术方案15. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述前支承插头限定腹板，其沿直径向延伸横跨所述前支承插头，以使所述前支承插头闭合所述内环的前开口。
技术方案16. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，各个可旋转的部件为滚子。
技术方案17. 根据技术方案16所述的行星齿轮箱，其特征在于，各个可旋转的部件为圆柱形滚子。
技术方案18. 根据技术方案1所述的行星齿轮箱，其特征在于，各个可旋转的部件为球形滚珠。
技术方案19. 一种燃气涡轮发动机，其包括：
风扇，其包括多个叶片，所述多个叶片从毂沿径向延伸，并且能够绕着在中心限定穿过所述毂的第一旋转轴线旋转；
设置在所述风扇下游的压缩机；
设置在所述压缩机下游的涡轮；
可旋转的输入轴，其将所述压缩机机械地联接成与所述涡轮一致地旋转；
周转齿轮布置，其仅具有单个输入，并且包括托架、能够绕着平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转的太阳齿轮、围绕所述太阳齿轮沿周向设置的环形齿轮、由所述托架承载并且收纳能够相对于所述托架绕着平行于所述第二旋转轴线的第三旋转轴线旋转的行星齿轮的至少一个行星齿轮箱，其中所述至少一个行星齿轮与所述太阳齿轮和所述环形齿轮两者啮合；以及
发动机封壳，其包绕所述风扇、所述压缩机、所述涡轮和所述周转齿轮布置，其中所述环形齿轮和所述托架中的一个不可旋转地联接于所述发动机封壳；并且
所述行星齿轮箱还包括：
内环，其限定具有虚拟中心旋转轴线的大体圆柱形形状，所述内环限定前端和设置成与所述前端沿轴向间隔开的后端，所述虚拟中心旋转轴线具有沿所述内环的长度设置在中途的中点，所述内环具有内表面，其限定具有前开口和设置成与所述前开口沿轴向间隔开的后开口的中空内腔，
所述内环的前开口由前环形表面限定，所述前环形表面向内面朝所述虚拟中心旋转轴线并且具有较大直径区段和较小直径区段，所述较小直径区段设置成比所述较大直径区段更接近所述虚拟中心旋转轴线的所述中点，
所述内环的后开口由后内环形表面限定，所述后内环形表面向内面朝所述虚拟中心旋转轴线并且具有较大直径区段和较小直径区段，所述较小直径区段设置成比所述较大直径区段更接近所述虚拟中心旋转轴线的所述中点，
所述内环限定向外背对所述虚拟中心旋转轴线的外表面，所述内环的外表面限定至少一个轨道，各个轨道构造成将相应的多个可旋转的部件在其中收纳和可旋转地引导，各个可旋转的部件能够相对于所述内环的相应轨道的所述外表面自由地旋转；
前支承插头，其构造成固定于所述托架和所述内环的所述前开口，所述前支承插头限定绕着所述虚拟中心轴线的大体圆柱形形状，所述前支承插头具有前端和设置成与所述前端沿轴向分开的后端，所述前支承插头的所述后端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且构造成收纳在所述内环的所述前开口内，所述前支承插头的所述前端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且具有大于所述前支承插头的所述后端的所述外表面的直径；以及
后支承插头，其构造成固定于所述托架和所述内环的所述后开口，所述后支承插头限定绕着所述虚拟中心轴线的大体圆柱形形状，所述后支承插头具有前端和设置成与所述前端沿轴向分开的后端，所述后支承插头的所述前端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且构造成收纳在所述内环的所述后开口内，所述后支承插头的所述后端限定外表面，其与所述虚拟中心轴线沿径向等距，并且具有大于所述后支承插头的所述前端的所述外表面的直径；
其中所述前支承插头的所述前端的所述外表面由压配合固定于所述内环的所述前开口的所述前环形表面的所述较大直径区段；并且
其中所述后支承插头的所述后端的所述外表面由压配合固定于所述内环的所述后开口的所述后环形表面的所述较大直径区段。
技术方案20. 根据技术方案19所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述前支承插头包括从所述前支承插头的所述前端的所述外表面沿直径向延伸的凸缘，所述凸缘设置成与所述内环的所述前端沿轴向间隔开，以在所述凸缘与所述内环的所述前端之间限定收纳所述托架的区段的凹口，并且其中至少一个紧固件以使所述前支承插头相对于所述托架不可旋转的方式将所述凸缘附接于所述托架。
本发明的这些及其它的特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同描述用于阐释本发明的原理。
附图说明
包括针对本领域技术人员的其最佳模式的本发明的完整且开放的公开在参照附图的说明书中阐述，在该附图中：
图1为根据本公开的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面视图。
图2为图1的示例性燃气涡轮发动机的风扇轴与LP轴之间的周转齿轮布置的四分之一节段的构件的部分透视且部分截面的视图。
图3为大体上沿图2中表示为3-3的视线截取的构件中的一些的示意性截面视图。
图4为图1的示例性燃气涡轮发动机的风扇轴与LP轴之间的周转齿轮布置的备选实施例的四分之一节段的构件的部分透视且部分截面的视图。
图5为大体上沿图4中表示为5-5的视线截取的构件中的一些的示意性截面视图。
图6为图1的示例性燃气涡轮发动机的风扇轴与LP轴之间的周转齿轮布置的另一个备选实施例的四分之一节段的构件的部分透视且部分截面的视图。
部件列表
10 涡扇喷气发动机
12 纵向或轴向中心线
14 风扇区段
16 芯部涡轮发动机
18 外壳
20 入口
22 低压压缩机
24 高压压缩机
26 燃烧区段
28 高压涡轮
30 低压涡轮
32 喷气排气区段
34 高压轴/转轴
36 低压轴/转轴
38 风扇
40 叶片
42 盘
44 促动部件
45 风扇轴
46 动力变速箱
48 机舱
50 风扇壳或机舱
52 出口导叶
54 下游区段
56 旁通空气流通路
58 空气
60 入口
62 空气的第一部分
64 空气的第二部分
66 燃烧气体
68 定子导叶
70 涡轮转子叶片
72 定子导叶
74 涡轮转子叶片
76 风扇喷嘴排气区段
78 热气体路径
80 太阳齿轮
81 太阳齿轮80的齿轮齿
82 托架
84 行星轴承的行星齿轮外圈
85 行星齿轮84的齿轮齿
86 环形齿轮
87 环形齿轮86的齿轮齿
88 环形齿轮86的中心周向凸缘
89 穿过凸缘88的轴向孔
98 托架的前壁
91 穿过前壁90的开孔
92 托架的后壁
93 穿过后壁92的开孔
94 托架的沿轴向延伸的侧壁
96 表示用于前插头200与内环102之间的压配合的环形界面的虚线和箭头
97 表示用于后插头300与内环102之间的压配合的环形界面的虚线和箭头
100 内环102的前端
1001 内环102的前端100处的较小直径区段
1002 内环102的前端100处的较大直径区段
1003 内环102的内环102后端的前端100处的较小直径区段1001的非圆柱形表面
1011 内环102的后端101处的较小直径区段
1012 内环102的后端101处的较大直径区段
102 内环
103 限定行星齿轮84的外圈的圆柱形内表面
104 圆柱形滚子
106 内环102的虚拟中心旋转轴线
107 内环102的前滚道
108 内环102的导轨
109 内环102的后滚道
112 内环102的圆柱形内表面
113 内环102的圆柱形外表面
114 滚子104的圆柱形外表面
116 行星轴承的外圈
118 滚子罩
119 滚子罩118的肩部元件
120 滚子罩118的肋元件
125 支承销96的圆柱形内表面
127 滚道107中的底切通道
128 导轨108的外表面
129 滚道109中的底切通道
200 前支承插头
201 前支承插头200的前端
2012 前支承插头200的前端201的外环形表面
2013 前支承插头200的前端201的内表面
202 前支承插头200的后端
2020 前插头200的中心腹板
2021 前支承插头200的后端202的外环形表面
203 前支承插头200的前端201的凸缘
204 凸缘203的后表面
205 螺纹螺栓
300 后支承插头
301 后支承插头300的前端
3011 后支承插头300的前端301的外环形表面
302 后支承插头300的后端
3022 后支承插头300的后端302的外环形表面
3010 后插头300的中心腹板302中的开口
3020 后插头300的中心腹板
3023 后支承插头300的后端302的内表面
303 后支承插头300的后端302的凸缘
304 凸缘303的前表面
305 螺纹螺栓。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的本实施例，其一个或更多个实例在附图中示出。详细描述使用了数字和字母标号来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标号用于表示本发明的相似或类似的部分。如本文中使用的，用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或相对重要性。
现在参照附图，其中同样的标记遍及附图指示相同的元件，图1为根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。更具体而言，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机为本文中称为"涡扇发动机10"的高旁通涡扇喷气发动机10。如图1中所示，涡扇发动机10限定轴向方向A(平行于为了参照提供的纵向中心线12延伸)和正交于轴向方向A的径向方向R。大体上，涡扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的芯部涡轮发动机16。
绘出的示例性芯部涡轮发动机16大体上包括大致管状的外壳18，其限定环形入口20。如图1中示意性所示，外壳18包围成串流关系的包括增压器或低压(LP)压缩机22(下游后接高压(HP)压缩机24)的压缩机区段；燃烧区段26；包括高压(HP)涡轮28(下游后接低压(LP)涡轮30)的涡轮区段；以及喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28传动地连接于HP压缩机24来使它们一致地旋转。低压(LP)轴或转轴36将LP涡轮30传动地连接于LP压缩机22来使它们一致地旋转。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷嘴区段32一起限定芯部空气流动路径。
对于图1中所绘的实施例，风扇区段14包括可变桨距风扇38，其具有以间隔开的方式联接于盘42的多个风扇叶片40。如图1中所绘，风扇叶片40从盘42大体上沿径向方向R向外延伸。各个风扇叶片40能够依靠风扇叶片40操作性地联接于适合的促动部件44来关于盘42绕着桨距轴线P旋转，适合的促动部件44构造成一致地共同改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40、盘42和促动部件44能够经由风扇轴45绕着纵轴线12一起旋转，风扇轴45由横跨动力齿轮箱46的LP轴36供能。动力齿轮箱46包括用于将风扇轴45和因此风扇38关于LP轴36的转速调整至更有效的风扇转速的多个齿轮。
仍参照图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前毂48覆盖，可旋转的前毂48空气动力地定轮廓成促进空气流穿过多个风扇叶片40。此外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳或外机舱50，其沿周向包绕风扇38和/或芯部涡轮发动机16的至少一部分。应当认识到的是，机舱50可构造成由多个沿周向间隔的出口导叶52关于芯部涡轮发动机16支承。作为备选，机舱50还可由结构风扇框架的支柱支承。此外，机舱50的下游区段54可在芯部涡轮发动机16的外部分之上延伸，以便限定其间的旁通空气流凹槽56。
在涡扇发动机10的操作期间，一定量的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关联的入口60进入涡扇10。在一定量的空气58横穿风扇叶片40时，如由箭头62指示的空气58的第一部分引导或发送到旁通空气流凹槽56中，而如由箭头64指示的空气58的第二部分引导或发送到芯部空气流动路径的上游区段中，或更具体是到LP压缩机22的入口20中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比率通常称为旁通比。空气的第二部分64的压力接着在其发送穿过高压(HP)压缩机24并且到燃烧区段26中时增大，在燃烧区段26中高度加压的空气与燃料混合并且焚烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66发送到HP涡轮28中并且膨胀穿过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由联接于外壳18的HP涡轮定子导叶68和联接于HP轴或转轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级抽取，因此引起HP轴或转轴34旋转，由此支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66接着发送到LP涡轮30中并且膨胀穿过LP涡轮30，其中热能和动能的第二部分从燃烧气体66经由联接于外壳18的LP涡轮定子导叶72和联接于LP轴或转轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级抽取，因此引起LP轴或转轴36旋转，由此支持LP压缩机22的操作和经由动力齿轮箱46的风扇38的旋转。
燃烧气体66随后发送穿过芯部涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32来提供推进推力。同时，空气的第一部分62的压力在空气的第一部分62在其从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前发送穿过旁通空气流凹槽56时，显著地增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，用于将燃烧气体66发送穿过芯部涡轮发动机16。
然而，应当认识到的是，图1中所绘的示例性涡扇发动机10仅经由实例，并且在其它示例性实施例中，涡扇发动机10可具有任何其它适合的构造。例如，在其它示例性实施例中，风扇38可以以任何其它适合的方式(例如，作为固定桨距风扇)构造，并且还可使用任何其它适合的风扇框架构造支承。此外，还应当认识到的是，在其它示例性实施例中，可使用任何其它适合的LP压缩机22构造。还应当认识到的是，在又一些示例性实施例中，本公开的方面可并入到任何其它适合的燃气涡轮发动机中。例如，在其它示例性实施例中，本公开的方面可并入到例如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮芯部发动机、涡轮喷气发动机等中。
图1中示意性地示出的动力齿轮箱46包括位于中心的太阳齿轮80，其能够绕着图1中所示的纵轴线12旋转。例如，太阳齿轮80的四分之一区段在图2,4和6中示出。托架包绕太阳齿轮80，其能够相对于托架旋转。旋转地支承太阳齿轮80的轴承从附图省略，因为用于太阳齿轮80的轴承不是本公开的焦点。托架承载至少一个行星齿轮84，以及合乎需要地，行星齿轮84的环形阵列，其中两个行星齿轮84的断面部分在图2,4和6中可见，其中各个部分以透视图并且部分以截面视图给出。在动力齿轮箱46(图1)的所示实例中，存在四个行星齿轮84，但可使用变化数量的行星齿轮84。太阳齿轮80合乎需要地具有双螺旋图案的齿轮齿81。各个行星齿轮84合乎需要地具有构造成与太阳齿轮80的齿轮齿81啮合的双螺线图案的齿轮齿85。
例如，如图2,4和6中示意性所示，动力齿轮箱46合乎需要地为具有环形齿轮86的周转齿轮布置，环形齿轮86绕着太阳齿轮80和行星齿轮84沿周向设置。在一个示例性实施例中，包绕太阳齿轮80和行星齿轮84的环形齿轮86通过以附图中未示出的方式联接于外壳18而变得静止，在该特定布置可以以一定数量的常规方式中的任一种执行，其中任一种适合于示出本公开的示例性实施例的目的时。例如，环形齿轮86可经由中心周向凸缘88固定(如通过机械地螺栓连接或焊接)于外壳18，中心周向凸缘88钻有穿过其的多个轴向孔89，如例如图2,4和6中所示。在使用周转齿轮布置的星形构造的备选示例性实施例中，托架联接于外壳18，并且该联接的细节也对于本发明的期望方面的说明不是必需的。然而，在两个实施例中，并且如例如图2,4和6中示意性所示，环形齿轮86与各个行星齿轮84可旋转地啮合，各个行星齿轮84也与太阳齿轮80可旋转地啮合，并且因此环形齿轮86也合乎需要地具有构造成与行星齿轮84的齿85啮合的双螺旋图案的齿轮齿87。
太阳齿轮80、行星齿轮84和环形齿轮86共同地构成齿轮系。如例如图2,4和6中示意性所示，行星齿轮84中的各个与太阳齿轮80和环形齿轮86两者啮合。太阳齿轮80、行星齿轮84和环形齿轮86可由钢合金制成。本文中构想的周转齿轮布置的一个示例性实施例合乎需要地为行星构造，其仅具有单个输入和单个输出，并且环形齿轮86保持静止。在操作中，太阳齿轮80由输入转动，该输入为LP轴，而承载行星齿轮箱的托架联接于机械负载，该机械负载为图1中所示的风扇轴45。在该示例性实施例中，托架以常规方式不可旋转地联接于风扇轴45，以使它们在相同速度下一致地旋转，但该联接的方式对本公开的理解而言不是关键的，并且因此不需要进一步论述。因此，在该示例性实施例中，动力齿轮箱46有效以已知方式将太阳齿轮80的转速减小至适于联接于托架的负载(即，风扇轴45的旋转)的转速。
在使用周转齿轮布置的星形构造的备选实施例中，环形齿轮86以常规方式不可旋转地联接于风扇轴45，以使它们在相同速度下一致地旋转。然而，如上文在行星齿轮实施例中提到的，该联接的方式同样对理解本公开而言不是关键的，并且因此不需要进一步论述。
行星齿轮84中的各个由轴承可旋转地承载，该轴承由形成行星齿轮箱的部分的托架承载。将描述用于一个行星齿轮84的轴承到托架上的构造和安装，其中理解了行星齿轮84中的各个同样地构造和安装，但是至托架上的不同点。
图2,4和6中的各个绘出了根据本公开的若干方面构造的动力齿轮箱46的构件的实例。为了示出可旋转地支承各个行星齿轮的行星轴承的特征的目的，图2,4和6中的各个示意性地示出视图，其部分以透视并且部分以截面给出，并且聚焦于合乎需要地用作图1中识别的动力齿轮箱46的构件的行星齿轮箱构造的示例性实施例的四分之一区段的行星轴承构件上。动力齿轮箱46为周转类型，并且具有旋转中心轴线(其合乎需要地与图1中所示的纵轴线12重合)，并且包括四个行星齿轮。
如例如图2,4和6中示意性所示，托架包括前壁90和后壁92，后壁92与前壁90沿轴向间隔开，并且一起形成各个行星齿轮箱的托架的部分。如图2,4和6中示意性所示，前壁90和后壁92中的各个分别限定穿过其的相应的同轴开孔91和93。如图2,4和6中示意性所示，托架合乎需要地包括多个侧壁94，其在托架的前壁92与后壁92之间沿轴向延伸并且连接前壁90和后壁92。合乎需要地，成对的侧壁94设置在分别限定穿过托架的相应前壁90和后壁92的同轴开孔91,93的相对侧上。
在用于将行星轴承安装于动力齿轮箱46的托架的常规布置中，行星轴承的内环的内圆柱形表面将压配合于支承销的外圆柱形表面。中空并且大体上圆柱形的常规支承销需要至行星轴承的内环的该压配合沿支承销的外圆柱表面与内环的内圆柱表面之间的界面的大致全部发生。支承销接着由扳手螺母构造连接于托架。
根据本发明的实施例，如例如图2,3,4,5和6中所示，各个行星轴承由相应的前支承插头200和后支承插头300安装于托架的相应的前壁90和后壁92。相应的相关各对的前支承插头200和后支承插头300替代用于将行星轴承安装于动力齿轮箱46的托架的常规支承销。
这些相应的支承销(前200和后300)中的各个经由限定穿过相应的前壁90和后壁92的相应同轴开孔91和93安装于托架。如例如图2,3,4,5和6中所示，前支承插头200收纳在限定穿过托架的前壁90的开孔91中，并且后支承插头300收纳在限定穿过托架的后壁92的开孔93中。各对支承插头200,300以如下文更完整说明的根据本发明的方式提供成将行星齿轮84的轴承的内环102安装于托架，并且因此构造成固定于托架。
如例如图2,3,4,5和6中所示，行星轴承包括内环102。图2,4和6中的各个为部分为透视图且部分为截面视图的内环102的半截面的示意图。如例如图3和5中所示，内环102限定前端100和设置成与前端100沿轴向间隔开的后端101。如例如图2,4和6中所示，内环102限定具有虚拟中心旋转轴线106的大体上圆柱形形状，虚拟中心旋转轴线106具有沿前端100与后端101之间的内环102的长度设置在中途的中点。如例如图2中所示，内环102限定内表面112，其限定中空内腔，该中空内腔具有设置在前端100处的前开口，以及设置成与前开口沿轴向间隔开并且设置在内环102的后端101处的后开口。
如例如图2,3,4,5和6中示意性所示，前支承插头200附接于内环102，并且构造成以便密封内环102的前端100处的前开口。前支承插头200限定中心腹板2020，其沿直径向延伸横跨前支承插头200，以使前支承插头200闭合内环102的前开口。类似地，后插头300附接于内环102，并且构造成以便密封内环102的后端101处的后开口。后支承插头300限定中心腹板3020，其沿直径向延伸横跨后支承插头300，以使后支承插头300闭合内环102的后开口。尽管相应中心腹板202,3020的仅一半能够在图2,4和6中绘出的截面视图中看见，但相应中心腹板2020,3020完全延伸横跨相应的前支承插头200和后支承插头300的整个直径。
如例如图2,3,4,5和6中示意性所示，润滑剂进料孔3010沿轴向限定穿过后支承插头300的中心腹板3020。合乎需要地，限定润滑剂进料孔3010的表面有螺纹，以收纳压力固定装置(未示出)。在操作中，油在压力下以任何适合的方式经由限定穿过后支承插头300的中心腹板3020的开口3010给送穿过压力固定装置，并且因此到中空内环102的中空内腔中。进入由内环102的两个相对端100,101通过相应的前插头200和后插头300的密封形成的该内腔的油在压力下从内腔流动，并且因此流动穿过内环102穿过油进料孔(未示出)并且沿径向向外，以便润滑行星轴承。
合乎需要地，根据本发明，如下文更完整说明并且在图3和5中示意性识别的，前支承插头200和后支承插头300中的各个沿环形界面以压配合附接于内环102的相应的前端100和后端101，该环形界面沿轴向定向的维度延伸，该轴向定向的维度在分别以96和97表示的虚线和箭头之间。
如例如图3和5中所示，内环102的前开口由向内面朝虚拟中心旋转轴线106的前环形表面限定。内环102的前端100处的该前环形表面包括与较大直径区段1002毗连的较小直径区段1001。内环102的前端100处的较小直径区段1001设置成比内环102的前端100处的前环形表面的较大直径区段1002更接近虚拟中心旋转轴线106的中点。
如例如图2,3,4,5和6中所示，前支承插头200构造成固定于托架和内环102的前开口。前支承插头200限定绕着虚拟中心轴线106的大体圆柱形形状。如例如图3和5中所示，前支承插头200具有前端201和设置成与前支承插头200的前端201沿轴向分开的后端202。前支承插头200的后端202限定外环形表面2021，其与虚拟中心轴线106沿径向等距。如例如图3和5中所示，前支承插头200的后端202构造成收纳在内环102的前开口内。前支承插头200的前端201限定外环形表面2012，其与虚拟中心轴线106沿径向等距，并且具有大于前支承插头200的后端202的外环形表面2021的直径。
根据本发明，前支承插头200由前支承插头200的前端201的外环形表面2021与内环102的前开口的前环形表面的较大直径区段1002之间的压配合附接于内环102的前端100。该压配合界面由轴向定向的维度示意性地识别，该轴向定向的维度分别在图3和5中的各个中在以96表示的虚线和箭头之间延伸。因此，前支承插头200的前端201的外环形表面2021由压配合不可旋转地固定于内环102的前开口的前环形表面的较大直径区段1002。类似地，前支承插头200由前支承插头200的前端201的外环形表面2021与限定了限定穿过托架的前壁90的开孔91的环形表面之间的压配合附接于托架的前壁90，如图3和5中的各个示意性所示。
如例如图3和5中所示，内环102的后端101限定后开口，其继而由向内面朝虚拟中心旋转轴线106的后环形表面限定。内环102的后端101处的该后环形表面包括与较大直径区段1012毗连的较小直径区段1011。内环102的后端101处的较小直径区段1011设置成比内环102的后端101处的后环形表面的较大直径区段1012更接近虚拟中心旋转轴线106的中点。
如例如图2,3,4,5和6中所示，后支承插头300构造成固定于托架和内环102的后开口。后支承插头300限定绕着虚拟中心轴线106的大体圆柱形形状。如例如图3和5中所示，后支承插头300具有前端301和设置成与后支承插头300的前端301沿轴向分开的后端302。后支承插头300的后端302限定外环形表面2021，其与虚拟中心轴线106沿径向等距。如例如图3和5中所示，后支承插头300的前端301构造成收纳在内环102的后开口内。后支承插头300的前端301限定外环形表面3011，其与虚拟中心轴线106沿径向等距，并且具有小于后支承插头300的后端302的外环形表面3022的直径。
根据本发明，后支承插头300由后支承插头300的后端302的外环形表面3022与内环102的后开口的后环形表面的较大直径区段1012之间的压配合附接于内环102的后端101，并且该压配合界面由轴向定向的维度示意性地识别，该轴向定向的维度分别在图3和5中的各个中在以97表示的虚线和箭头之间。因此，后支承插头300的后端302的外环形表面3022由压配合不可旋转地固定于内环102的后开口的后环形表面的较大直径区段1012。类似地，后支承插头300由后支承插头300的后端302的外环形表面3022与限定了限定穿过托架的后壁92的开孔93的环形表面之间的压配合附接于托架的后壁92，如图3和5中的各个示意性所示。
在例如图2和3中示意性绘出的实施例中，内环102的前开口的前环形表面的较小直径区段1001合乎需要地限定螺纹。以互补方式，前支承插头200的后端202的外环形表面2021限定与内环102的前开口的前环形表面的较小直径区段1001的螺纹匹配的螺纹。类似地，内环102的后开口的后环形表面的较小直径区段1011由螺纹连接附接于后支承插头300的前端301的外环形表面3011。
在例如图2和3中示意性绘出的该实施例中，各个相应的支承插头200或300至内环102的相应开口的附接涉及在加热内环102的同时降低相应支承插头200,300的温度。以该方式，相应外环形表面2012, 3022的直径变得减小，同时内环102的前端100处的相应较大直径区段1002和内环102的后端101处的较大直径区段1012变为膨胀，以允许相应前插头200插入到内环102的相应前开口中，并且允许相应后插头300插入到内环102的相应后开口中。螺纹连接在各个相应支承插头200或300与内环102之间产生，以使在相应支承插头200,300和内环102中的各个的温度平衡至相同温度时，则实现由分别在图3和5中由相应数字96,97识别的示意性表示限定的环形界面处的期望压配合密封。
由内环102的相应较小直径区段1001,1011与相应的前支承插头200和后支承插头300的相应外环形表面2021,3011之间的这些螺纹连接和/或压配合连接实现的密封必须足够紧，以耐受趋于在行星轴承的操作期间在内环102与支承插头200,300之间产生相对旋转的预期操作转矩。由内环102与相应的前支承插头200和后支承插头300之间的这些螺纹连接和压配合连接实现的这些密封还必须足够紧来耐受适当润滑行星轴承所需的内腔内的预期油压。
相应的压配合也实现，以便防止前支承插头200与托架的前壁90之间以及后支承插头300与托架的后壁92之间的相对旋转。以用于图2和3中示意性绘出的该实施例的相似方式，组装的内环102和相应的前支承插头200和后支承插头300至动力齿轮箱46的托架的前壁90和后壁92的压配合附接涉及托架的壁90,92的加热来使相应开孔91,93的相应直径扩张，同时冷却组装的内环102和支承插头200,300来减小相应支承插头200,300的相应外环形表面2012,3022的直径。这允许相应支承插头200,300中的各个插入到相应托架壁90,92中的其相应开孔91,93中，并且接着允许所有构件90, 92, 102, 200, 300平衡至相同温度来实现托架壁90,92和组装的内环102和支承插头200,300之间的期望压配合。
在例如图2和3中示意性绘出的实施例中，将各个相应支承插头200,300附接于内环102的过程合乎需要地通过构造用于收纳组装工具的各个相应支承插头200,300来促进。因此，如例如图2中所示，前支承插头200的前端201限定面对虚拟中心轴线106的内表面2013。该内表面2013限定凹口，其构造用于不可旋转地收纳组装工具(未示出)，该组装工具包括键部分，其构造有与由限定前支承插头200的内表面2013的壁限定的凹口的形状互补的形状。因此，如例如图2中所示，前支承插头200的前端201的内表面2013限定至少一个非圆柱形表面如平表面，用于使前支承插头200能够相对于互补的组装工具不旋转。
因此，如例如图2中所示，后支承插头300的后端302限定面对虚拟中心轴线106的内表面3023。该内表面3023限定凹口，其构造用于不可旋转地收纳组装工具(未示出)，该组装工具包括键部分，其构造有与由限定后支承插头300的内表面3023的壁限定的凹口的形状互补的形状。因此，如例如图2中所示，后支承插头300的后端302的内表面3023限定至少一个非圆柱形表面如平表面，用于使后支承插头300能够相对于互补的组装工具不旋转。
替代如例如图2和3中的实施例中依靠各个相应支承插头200,300与动力齿轮箱46的托架的相应的壁90,92之间的压配合连接以便排除托架壁90,92与相应支承插头200,300之间的相对移动，本发明的备选实施例依靠一个或更多个可有选择地拆卸的机械紧固件来使支承插头200,300连接于托架的壁90,92。因此，如例如图4,5和6中所示，前支承插头200包括从虚拟中心旋转轴线106沿直径向延伸的凸缘203。如例如图5中示意性所示，凸缘203形成套环，其远离前支承插头200的前端201的外环形表面2012延伸。凸缘203设置成沿轴向与内环102的前端100间隔开，以限定凸缘203的后表面204与内环102的前端100之间的凹口。该凹口构造成收纳嵌套在该凹口内的托架的前壁90的区段。多个可有选择地拆卸的机械紧固件如螺纹螺栓205可提供成防止前支承插头200与托架的前壁90之间的相对旋转。这些机械紧固件205可拧入螺纹孔中，该螺纹孔限定穿过凸缘203，并且与类似的螺纹盲孔对准，该类似的螺纹盲孔从托架的前壁90的前表面开始延伸到托架的前壁90中。
类似地，如例如图4,5和6中所示，后支承插头300包括凸缘303，其从虚拟中心旋转轴线106沿直径向延伸。如例如图5中示意性所示，凸缘303形成套环，其远离前支承插头200的前端201的外环形表面3022延伸。凸缘303设置成沿轴向与内环102的后端101间隔开，以限定凸缘303的前表面304与内环102的后端101之间的凹口。该凹口构造成收纳嵌套在该凹口内的托架的后壁92的区段。多个可有选择地拆卸的机械紧固件如螺纹螺栓305可提供成防止后支承插头300与托架的后壁92之间的相对旋转。这些机械紧固件305可拧入螺纹孔中，该螺纹孔限定穿过凸缘303，并且与类似的螺纹盲孔对准，该类似的螺纹盲孔从托架的后壁92的后表面开始延伸到托架的后壁92中。
图6示出了实施例，其使用构造内环102的相应较小直径区段1001,1011与相应前支承插头200和后支承插头300的相应外环形表面2021,3011之间的压配合连接的又一方式，以便能够耐受趋于在行星轴承的操作期间产生内环102与支承插头200,300之间的相对旋转的预期操作转矩。内环102的前开口的前环形表面的较小直径区段1001限定至少一个非圆柱形表面1003。合乎需要地，图6中所示的构件的另一半部的构造将为本文中所绘出的镜像，并且因此将为针对较小直径区段1001提供的第二非圆柱形表面1003。前支承插头200的后端202的外环形表面2021限定至少一个互补的非圆柱形表面2023，其与内环102的前开口的前环形表面的较小直径区段1001的相应非圆柱形表面1003匹配，并且由此使前支承插头200相对于内环102不可旋转。尽管图6中仅示出了前支承插头200，但相同构造同样可提供至后支承插头300的构造，并且因此提供至内环102的后开口的后环形表面的较小直径区段3011。
合乎需要地，行星轴承合乎需要地为内圈引导的，并且形成为单个整体构件。如例如图3和5中所示，单个构件内环102合乎需要地设置与其内表面112相对的外表面113，外表面113限定至少一个滚子轨道，其限定构成行星轴承的内圈的至少一个滚子滚道107,109。在双轨道实施例中，限定在内环102中的成对轨道中的各个沿轴向方向与成对轨道中的另一个分开。在双轨道实施例中，内环102的外表面113限定并排设置并且在轴向方向上沿虚拟中心轴线106与彼此分开的两个滚子滚道107,109。滚子滚道107,109中的各个作用为双轨道行星轴承的内圈107,109。如例如图4中所示，成对轨道中的各个围绕内环102的外表面沿周向延伸。成对轨道中的各个设置成沿周向方向相对于成对轨道中的另一个轨道平行。
如例如图3和5中所示，各个相应的轨道由一对导轨108限定，一对导轨108沿平行于虚拟中心轴线106的轴向方向与彼此间隔开，并且围绕内环102沿周向延伸。如本文中构想的，内环102可包括单个轨道或多个轨道，如，双轨道内环102或三轨道内环102等。然而，本文中的行星齿轮箱的结构和操作的说明将使用双轨道内环102的特定实例，因此告知将如何适应附加轨道，或单个轨道将在双轨道中的一个消除之后保留。
因此，如例如图3和5中所示，在双轨道实施例中，内环102的外表面113并入两对导轨108，其绕着内环102沿周向方向连续地延伸。成对轨道中的各个限定呈滚道107或109形式的表面，其相对于内环102的圆柱形内表面112沿周向且同心地延伸。各对导轨108限定分别沿轴向与彼此间隔开的两个环形内圈107,109(前滚道107和后滚道109)中的一个。因此，各个轨道包括相应的滚道107,109，其提供接触多个可旋转部件如滚子104中的各个的圆柱形外表面114的表面，滚子104可旋转地设置在内环102的相应的轨道内。具有沿轴向与彼此间隔开的双滚道107,109的单个内环102的使用提供了成组滚子104之间的良好同心，但也可使用两个单独的内环102。内环102的轴向大小合乎需要地尺寸确定为以使内环102不可关于托架的相对且沿轴向间隔开的壁90,92沿轴向移动。
如例如图3和5中示意性所示，各个导轨108包括外表面128，其围绕内环102的外表面113沿周向方向连续地延伸，并且从限定在内环102的外表面113中的相应的环形滚道107,109沿径向向外设置。各个导轨108的外表面128限定内环102的外表面113的最大直径大小，并且将相应的引导表面提供至各个相应的滚子罩118(下文更完整描述)。
如例如图2,4和6中所示，行星齿轮84合乎需要地为单件的构件，其形成行星轴承的外圈和齿轮齿表面85两者。如例如图3和5中所示，行星轴承的行星齿轮84的圆柱形内表面103接触并且固持行星轴承的滚子104。因此，行星轴承的外环84的外圆柱表面由齿轮齿表面85限定，齿轮齿表面85构造成与太阳齿轮80的齿轮齿表面81和环形齿轮86的齿轮齿表面87两者啮合。合乎需要地，各个圆柱形外环84的齿轮齿表面85图案确定为具有双螺旋齿轮齿表面，其中外环84的两个双螺旋齿轮齿表面中的每一个的偏置设置成与外环84的两个双螺旋齿轮齿表面中的另一个不平行。
如例如图2,4和6中所示，多个圆柱形滚子104设置在内环102与用作行星轴承的外圈的行星齿轮84的圆柱形内表面103之间。内环102中的成对轨道中的各个构造成在其中收纳和可旋转地引导相应的多个圆柱形滚子104，其关于行星轴承的内滚道107,109和外圈103两者自由旋转。圆柱形滚子104可包括已知成分的陶瓷材料，例如，氮化硅(Si3N4)。
在例如图4和6中所示的内圈引导的行星齿轮箱的示例性双轨道实施例中，两个单独的滚子罩118合乎需要地设置在内环102与外环84之间。由于内环102具有并排的双轨道，故单独的滚子罩118在双轨道中的各个之上提供。各个滚子罩118相对于内环102和外环84两者自由旋转，但在不同于外环84的转速的速度下。各个滚子罩118限定设置在内环102的成对轨道中的相应轨道上方的大体上矩形开口的其自身的周向排。
如例如图3和5中所示，滚子罩118的各个大体上矩形的开口由沿周向方向伸长的一对相对的平行且间隔开的肩部元件119界定。各个滚子罩118的相应腹板元件120设置成在滚子罩118的相对的肩部元件119之间沿轴向延伸。两个滚子罩118的所有腹板120相同地构造并且确定大小。各个滚子罩118构造有沿周向延伸的肩部元件119和沿轴向延伸的腹板元件120，以在关于内环102的其相应滚道107,109的各个相应轨道中保持该相应轨道中的各对沿周向相邻的圆柱形滚子104中的各个相应圆柱形滚子104之间沿周向方向的相应分离。
如例如图3和5中所示，各个滚子罩118的各个相应肩部元件119设置在内环102的相应导轨108上方，具有肩部元件119和导轨108的两个相应的相对表面之间的紧密空隙。由于行星轴承为内圈引导的，故滚子罩118设计有由罩118的肩部元件119限定的圆柱形周向内表面与内环102的导轨108的圆柱形周向外表面128之间的紧密空隙，并且该紧密空隙合乎需要地为大约0.005到0.050英寸(包括)。
对于绘出的实施例，行星滚子轴承可由任何适合的材料形成。例如，在至少某些示例性实施例中，滚子轴承可由适合的金属材料形成，如铬钢或高碳铬钢。作为备选，在其它示例性实施例中，行星滚子轴承可包括由适合的陶瓷材料形成的一个或更多个构件。
具有本文中所述的其行星轴承设备的行星齿轮箱具有优于现有技术的若干优点。以相对的成对前支承插头200和后支承插头300替换各个行星轴承的常规支承销降低了设备的总体重量。消除将常规支承销附接于托架所需的扳手螺母允许了动力齿轮箱46的较小轴向装配，动力齿轮箱46的较容易且更可靠的组装和拆卸，向动力齿轮箱46提供更稳健的设计(由于较低夹持负载)，并且潜在地消除在动力齿轮箱46的一些失败方案期间将另外存在的机加工表面。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
尽管描述了本发明的特定实施例，但对本领域技术人员而言将显而易见的是对其的各种修改可作出，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明的优选实施例的前述描述和用于实践本发明的最佳模式仅出于例示目的而不出于限制目的提供。

Claims (10)

1.一种用于连接于周转齿轮布置的托架的行星齿轮箱(46)，所述周转齿轮布置包括太阳齿轮(80)和包绕所述行星齿轮箱(46)和所述太阳齿轮(80)的环形齿轮(86)，所述行星齿轮箱(46)包括：
内环(102)，其限定具有虚拟中心旋转轴线(106)的大体圆柱形形状，所述内环(102)限定前端(100)和设置成与所述前端(100)沿轴向间隔开的后端(101)，所述虚拟中心旋转轴线(106)具有沿所述内环(102)的长度设置在中途的中点，所述内环(102)具有内表面(112)，其限定具有前开口和设置成与所述前开口沿轴向间隔开的后开口的中空内腔，
所述内环的前开口由前环形表面限定，所述前环形表面向内面朝所述虚拟中心旋转轴线(106)并且具有较大直径区段(1002)和较小直径区段(1001)，所述较小直径区段(1001)设置成比所述较大直径区段(1002)更接近所述虚拟中心旋转轴线(106)的所述中点，
所述内环的后开口由后内环形表面限定，所述后内环形表面向内面朝所述虚拟中心旋转轴线(106)并且具有较大直径区段(1012)和较小直径区段(1011)，所述较小直径区段(1011)设置成比所述较大直径区段(1012)更接近所述虚拟中心旋转轴线(106)的所述中点，
所述内环(102)限定向外背对所述虚拟中心旋转轴线(106)的外表面(113)，所述内环的外表面(113)限定至少一个轨道，各个轨道构造成将相应的多个可旋转的部件(104)在其中收纳和可旋转地引导，各个可旋转的部件(104)能够相对于所述内环(102)的相应轨道的所述外表面(113)自由地旋转；
前支承插头(200)，其构造成固定于所述托架(90)和所述内环(102)的所述前开口，所述前支承插头(200)限定绕着所述虚拟中心轴线(106)的大体圆柱形形状，所述前支承插头(200)具有前端(201)和设置成与所述前端(201)沿轴向分开的后端(202)，所述前支承插头(200)的所述后端(202)限定外表面(2021)，其与所述虚拟中心轴线(106)沿径向等距，并且构造成收纳在所述内环(102)的所述前开口内，所述前支承插头(200)的所述前端(201)限定外表面(2012)，其与所述虚拟中心轴线(106)沿径向等距，并且具有大于所述前支承插头(200)的所述后端(202)的所述外表面(2021)的直径；以及
后支承插头(300)，其构造成固定于所述托架(92)和所述内环(102)的所述后开口，所述后支承插头(300)限定绕着所述虚拟中心轴线(106)的大体圆柱形形状，所述后支承插头(300)具有前端(301)和设置成与所述前端(301)沿轴向分开的后端(302)，所述后支承插头(300)的所述前端(301)限定外表面(3011)，其与所述虚拟中心轴线(106)沿径向等距，并且构造成收纳在所述内环(102)的所述后开口内，所述后支承插头(300)的所述后端限定外表面(3022)，其与所述虚拟中心轴线(106)沿径向等距，并且具有大于所述后支承插头(300)的所述前端(301)的所述外表面(3011)的直径；
其中所述前支承插头(200)的所述前端(201)的所述外表面(2012)由压配合固定于所述内环(102)的所述前开口的所述前环形表面的所述较大直径区段(1002)；并且
其中所述后支承插头(300)的所述后端(302)的所述外表面(3022)由压配合固定于所述内环(102)的所述后开口的所述后环形表面的所述较大直径区段(1012)。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述内环(102)的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段(1001)限定螺纹，并且所述前支承插头(200)的所述后端(202)的所述外表面(2021)限定与所述内环(102)的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段(1001)的螺纹匹配的螺纹。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述内环(102)的所述后开口的所述后环形表面的所述较小直径区段(1011)由螺纹连接附接于所述后支承插头(300)的所述前端(301)的所述外表面(3011)。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述前支承插头(200)包括从所述前支承插头(200)的所述前端(201)的所述外表面(2012)沿直径向延伸的凸缘(203)，所述凸缘(203)设置成与所述内环(102)的所述前端(100)沿轴向间隔开，以在所述凸缘(203)与所述内环(102)的所述前端(100)之间限定构造成收纳所述托架(90)的区段的凹口。
5.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述后支承插头(300)包括从所述后支承插头(300)的所述后端(302)的所述外表面沿直径向延伸的凸缘(303)，所述凸缘(303)设置成与所述内环(102)的所述后端(101)沿轴向间隔开，以在所述凸缘(303)与所述内环(102)的所述后端(101)之间限定构造成收纳所述托架(92)的区段的凹口。
6.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述内环(102)的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段(101)限定至少一个非圆柱形表面(1003)，并且所述前支承插头(200)的所述后端(202)的所述外表面(2021)限定至少一个非圆柱形表面(2023)，其与所述内环(102)的所述前开口的所述前环形表面的所述较小直径区段(1001)的相应非圆柱形表面(1003)匹配，并且由此使所述前支承插头(200)相对于所述内环(102)不可旋转。
7.根据权利要求6所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述非圆柱形表面(1003,2023)中的各个限定平的平面。
8.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述内环(102)的所述后开口的所述后环形表面的所述较小直径区段(1011)限定至少一个非圆柱形表面，并且所述后支承插头(300)的所述前端(301)的所述外表面(3011)限定至少一个非圆柱形表面，其与所述内环(102)的所述后开口的所述后环形表面的所述较小直径区段(1011)的相应非圆柱形表面匹配，并且由此使所述后支承插头(300)相对于所述内环(102)不可旋转。
9.根据权利要求8所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述非圆柱形表面中的各个限定平的平面。
10.根据权利要求1所述的行星齿轮箱(46)，其特征在于，所述前支承插头(200)的所述前端(201)限定面对所述虚拟中心轴线(106)并且构造用于收纳组装工具的内表面(2013)。
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